Entenda o que é uma bateria de areia, nova tecnologia de energia renovável

“Demonstramos que a bateria de areia funciona conforme projetado e pode proporcionar reduções significativas de emissões de forma economicamente viável. Este é um excelente exemplo prático da transição energética, onde a produção de energia baseada na combustão é substituída por energia renovável”, afirma Liisa Naskali, diretora de operações da Polar Night Energy, em comunicado da empresa.

Apesar do nome, a tecnologia não funciona como uma bateria convencional. Em vez de armazenar eletricidade diretamente, ela transforma energia elétrica em calor.

O conceito foi demonstrado pela primeira vez pela Polar Night Energy em 2022, quando a empresa instalou uma bateria experimental contendo cerca de 100 toneladas de areia em Kankaanpää, também na Finlândia. Na época, a eletricidade proveniente de parques eólicos e usinas solares era usada para aquecer o material a temperaturas próximas de 600 °C. O calor permanecia armazenado por semanas ou até meses graças ao isolamento térmico do sistema.

A nova instalação de Pornainen representa um salto de escala. Em vez de areia comum, utiliza pedra-sabão triturada, um subproduto da indústria de lareiras finlandesa. O princípio utiliza períodos de eletricidade barata para armazenar energia térmica e liberá-la quando a demanda aumenta.

Uma das vantagens do sistema é sua simplicidade. Diferentemente das baterias de íons de lítio, amplamente utilizadas em carros e sistemas de armazenamento elétricos, não há reações químicas complexas nem degradação significativa do material ao longo do tempo. Especialistas apontam que essa característica pode representar uma vantagem importante para aplicações de armazenamento de longa duração.

“A areia tem uma vida útil muito longa: pode aquecer e resfriar inúmeras vezes”, explicou anteriormente Ville Kivioja, cientista-chefe da Polar Night Energy, em entrevista à BBC.

A instalação tornou-se a principal fonte de calor da rede de aquecimento urbano de Pornainen, município onde grande parte dos edifícios públicos está conectada ao sistema, incluindo escolas, biblioteca e prefeitura.

“O primeiro ano correu ainda melhor do que esperávamos. O comissionamento foi excepcionalmente tranquilo e a confiabilidade tem sido excelente. Não houve nenhuma interrupção no fornecimento de aquecimento urbano”, diz Mikko Paajanen, CEO da Loviisan Lämpö.

Além dos benefícios ambientais, a bateria trouxe ganhos econômicos importantes. Como pode armazenar energia por longos períodos, o sistema é carregado preferencialmente durante momentos em que a eletricidade apresenta preços muito baixos no mercado.

De acordo com Sauli Antila, sócio operacional da gestora CapMan Infra, responsável pelo investimento no projeto, a diferença entre os preços pagos pela energia utilizada para carregar a bateria e a média do mercado chamou a atenção. “Geralmente, conseguimos carregar a bateria a preços cerca de 70% a 80% inferiores à média do mercado à vista. Em alguns meses, essa diferença ultrapassou os 90%”, afirma.

A decisão de investir na tecnologia foi impulsionada pela crise energética enfrentada pela Europa nos últimos anos e pela necessidade de substituir uma antiga usina de biomassa que se aproximava do fim de sua vida útil.

“Queríamos reduzir nossa dependência de uma única fonte de combustível. Os acontecimentos recentes mostraram que a volatilidade dos preços da energia deixou de ser uma exceção e se tornou a nova normalidade. A Bateria de Areia oferece proteção exatamente contra esse tipo de situação”, explica Antila.

Embora não substituam diretamente as baterias eletroquímicas usadas para armazenar eletricidade, sistemas térmicos como a bateria de areia vêm despertando interesse por seu baixo custo e menor impacto ambiental. Pesquisadores apontam que baterias de íons de lítio sofrem degradação ao longo do tempo e dependem da extração de minerais críticos. Já materiais como areia, pedra-sabão e outros agregados minerais são abundantes e baratos.

Entretanto, há limitações. Como observam especialistas da área, sistemas térmicos armazenam menos energia por unidade de volume do que baterias químicas convencionais. Além disso, converter o calor novamente em eletricidade ainda envolve perdas significativas de eficiência. Na prática, isso significa que a tecnologia é especialmente interessante para aplicações que precisam diretamente de calor, como redes de aquecimento urbano e processos industriais, em vez de servir como uma bateria elétrica tradicional.

Embora o projeto tenha sido desenvolvido para abastecer uma rede de aquecimento urbano, especialistas acreditam que aplicações industriais podem representar um mercado ainda maior para a tecnologia. Atualmente, diversos desses setores dependem de combustíveis fósseis, como gás natural e petróleo, para gerar calor em altas temperaturas. Sistemas de armazenamento térmico poderiam substituir parte desse consumo.

“Muitas aplicações industriais ainda dependem de gás natural ou petróleo para gerar altas temperaturas. O armazenamento de energia térmica poderá desempenhar um papel significativo nessas aplicações no futuro”, afirma Antila.

A própria Polar Night Energy já destacou que a tecnologia pode ser aplicada em padarias, lavanderias industriais, fábricas de alimentos, siderúrgicas e outros setores que necessitam de calor constante. A bateria de Pornainen consegue armazenar energia suficiente para atender aproximadamente um mês de demanda de calor durante o verão ou cerca de uma semana durante o inverno rigoroso da Finlândia.

Os benefícios também se refletem na segurança energética local. Em um contexto de instabilidade geopolítica na Europa e preocupação crescente com a segurança do abastecimento, a nova infraestrutura tornou a rede mais resiliente.

“O sistema agora tem maior flexibilidade e uma melhor capacidade de lidar com diversas interrupções”, afirma Antti Kuusela, prefeito de Pornainen.

Segundo ele, o aumento da capacidade da rede permitirá conectar novos empreendimentos ao sistema de aquecimento urbano, incluindo um novo centro esportivo e de eventos do município. Para Kuusela, o projeto demonstra que tecnologias de armazenamento térmico podem desempenhar um papel importante na descarbonização das cidades.

“Estou mais convencido do que nunca de que as tecnologias de armazenamento de energia térmica podem desempenhar um papel muito importante para ajudar os municípios a reduzir as emissões. Ao mesmo tempo, projetos como este fortalecem a competitividade da Finlândia e apoiam as metas climáticas”, conclui.